燃气发动机广泛应用于在能源、航空、船舶领域中,是大型机械的心脏。燃气发动机故障停机因素中。控制系统故障占比高达44%,其中板卡模块等故障占控制系统故障1/2,为了对控制系统的故障预测与健康管理提供数据支持,本文设计出一套多源工况信号采集系统,对控制系统运行过程中所产生的电流电压信号,以及其周围的环境因素信号进行采集,并将采集到的控制系统自身电信号和环境信号进行信号融合上传。本文主要研究内容如下:1.多源信号采集硬件电路设计。针对6类信号设计出相应的非侵入式采集方案:各环境因素信号采集采用传感器的方式进行采集,所设计板卡满足以下指标要求:温度测量范围-10～80℃,器件温度测量范围-20～100℃,测量分辨率为0.1℃;光强信号精度0.01Lux,可采集波长为780～400nm的光信号,即可见光信号;声音信号灵敏度为-40d B,测量频率范围为20～20k Hz;磁场精度为1μT,范围为±2m T;电压及纹波信号精度均为10m V,最大量程30V;电流信号分辨率为10m A,最大量程30A。2.采集系统板卡微型化设计。在设计要求采集板卡能够放入机箱内部进行信号采集,需要单个板卡既能集成各传感器元件,又要保证体积微型化,主要采用两个方式实现:一是采用两级板卡设计,将采集板卡和总控版卡分开以减少单个板卡体积;二是选用微型化的传感器,尽可能地节省板卡空间。3.多源信号融合处理。针对多源信号数据种类多,数量大的特点,对上传数据预先进行融合处理,为了保证上位机解包处理后能够还原各信息,通过编写信号ID标识对信号进行标识,并将具体数据、信息类型、采样率和时间戳信息与信号标识和具体数据,按照设计格式进行打包处理,统一上传数据格式,实现了对控制系统整体运行状态的实时监控与准确反映。4.嵌入式信号处理。整个采集系统的控制信号处理以及通信都由嵌入式软件设计实现。嵌入式软件部分对信号处理首先设计出信号报警机制实现信号上传时的数据压缩处理;其次使用了一套时间同步算法保证整个系统的实时性,实现了各板卡间时间戳一致性。在测试平台进行实验验证,6类信号测量均能满足指标要求,上位机能够实时准确地接收到信号。